一种具有整体膜电极棒的电四极透镜组的制作方法

本发明涉及电四极透镜设计与安装技术领域，尤其涉及一种具有整体膜电极棒的电四极透镜组。

背景技术：

离子束是现代科学中的重要技术，广泛应用于高精密电路芯片工艺、离子束肿瘤治疗、离子束生物工程等领域，但是离子束必须先被聚焦约束，才能实现目标功能。

电四极透镜是一种广泛应用于聚焦离子束、电子束的电透镜结构，一个单元的电四极透镜是由四根直径、长度均相同且相互平行的电极棒构成，四根电极棒的轴向排列成菱形或正方形，各电极接上稳恒电压，并且相邻电极的极性相反，此即具有束流聚焦功能的一个单元电四极透镜，离子束沿透镜中心轴线通过后就受到了聚焦压缩。

但是一个单元四极透镜只产生一个维度的线聚焦，如果同轴地、绝缘地串接两个完全相同的四极透镜，且二者在同一角向位置的电极的极性相反，则这种透镜组便具有点聚焦功能。

在实际设计时，为了加强聚焦效果，通常采用图1所示的四组完全相同的单元透镜同轴绝缘串接，形成组合聚焦系统。在构成电四极透镜组时，在每个单元透镜内，角向上相邻电极的极性相反；在前后相邻的单元透镜之间，其角向位置相同的电极的极性也是互反的。一个四单元的电四极透镜组，需要使用16根尺寸相同的电极棒，而且还有以下要求：1)每个单元透镜的四根电极棒必须尽量精确地相互平行，四根电极棒的端头对齐摆放，形成平面正方形或菱形；2)四单元透镜组中，每个单元透镜的四根电极棒和前后相邻单元透镜的四根电极棒必须尽量精确地同轴对准。这些要求最终也保证了四单元透镜组合系统的中心主轴线实现最准确的共线对准。否则会对聚焦性能和效果产生显著的不利影响。因此，多单元电透镜组合系统的安装过程十分繁琐复杂，这种16根电极的对准精度难以提高，是目前四极透镜制作的关键和难点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安装方便且能够提升多个单元透镜组的电极棒同轴精度的电四极透镜组，以克服透镜组安装繁琐的问题。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种具有整体膜电极棒的电四极透镜组，包括四根沿轴向尺寸一致的柱形电极棒和至少两个固定电极棒的固定板，所述固定板表面具有四个排列成菱形的固定孔和处于四个固定孔中心的束流通孔；所述电极棒轴向与固定板表面垂直固定于所述固定孔内；所述电极棒由绝缘材料制成，电极棒表面沿轴向具有至少两段间隔布置且宽度相等的导电膜，沿电极棒径向看，四个电极棒上的每一段导电膜的两端分别对齐。

优选地，电极棒至少布置有导电膜区域的两端分别与固定板固定连接，固定板与导电膜绝缘连接。

优选地，所述电极棒上沿轴向间隔布置有四段导电膜。

优选地，所述电极棒上的相邻导电膜的间距相等。

优选地，第一段导电膜和第二段导电膜之间的距离与第三段导电膜和第四段导电膜之间的距离相等。

优选地，所述电极棒由高纯氧化铝硬质陶瓷材料制成。

优选地，所述固定板上的固定孔呈正方形排列。

优选地，所述束流通孔的轴向尺寸小于固定孔的轴向尺寸。

优选地，在所述电极棒表面通过镀膜技术形成多段导电膜。

优选地，所述电极棒为圆柱形结构。

本发明提供的具有整体膜电极棒的电四极透镜组的优点在于：通过在绝缘电极棒上镀膜形成多段膜电极，确保多单元透镜组的同一角向的膜电极绝对同轴，基于此提供了固定电极棒的固定板，确保前后单元透镜的中心轴绝对同轴，提高透镜组的聚焦性能和束流品质，简化了透镜组的结构和安装工艺，便于制造和推广。

附图说明

图1为本发明的背景技术提供的电四极透镜组的示意图；

图2为本发明的实施例所提供的具有整体膜电极棒的电四极透镜组的示意图；

图3为本发明的实施例所提供的具有整体膜电极棒的电四极透镜组的固定板的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

如图2所示，本实施例提供一种具有整体膜电极棒的电四极透镜组，包括四根沿轴向尺寸一致的柱形电极棒1和至少两个固定电极棒1的固定板2；参考图3，所述固定板2表面具有四个排列成菱形的固定孔21和处于四个固定孔21中心的束流通孔22；电极棒1轴向与固定板2表面垂直固定于固定孔21内，所述电极棒1由绝缘材料制成，电极棒1表面沿轴向具有至少两段间隔布置且宽度相等的导电膜11，沿电极棒1的径向看，四个电极棒1上的每一段导电膜11的两端分别对齐。

基于上述结构，本实施例通过在绝缘电极棒1上设置导电膜11形成多个电极，从而使构成透镜组时应该同轴设置的电极能够绝对同轴，在此基础上又提供了固定所述电极棒1的固定板2，通过至少两个电极固定板2固定四个电极棒1，确保电极棒1沿轴向的的排列形状与电极板2上的固定孔21的排列形状完全吻合，从而使多个透镜单元的中心轴完全重合，且与束流通孔22同轴，利于束流通过。本领域普通技术人员应当知晓，基于本申请的背景技术相关的附图1呈现出的技术方案，在使用本实施例提供的电四极透镜组时，需要将每一段电极接入稳态电压，并使相邻电极的极性相反以实现透镜组聚焦功能。

固定板2优选的固定位置为电极棒1布置有导电膜11的区域的两端，还可以根据需要在两端的固定板2之间增设固定板2；本实施例中提供的四根电极棒1完全相同且导电膜11布置在电极棒1的中间区域，因此在电极棒1的两端分别设置了固定板2。需要注意的是在设计时导电膜11不能与其他导电介质接触，因此固定板2需要与导电膜11绝缘连接，具体可以用绝缘材料制作固定板2，优选设计方案为令固定板2与导电膜11之间具有间隙，导电膜11与固定板2不会直接接触。

结合图1可知，在本领域内广泛使用的透镜组结构需要沿电极棒1设置四段导电膜11，但对于需要至少两个串行设置的透镜单元的透镜组来说，都可以使用本实施例提供的结构并具有本申请所示的优点，例如在电极棒1上设置两段导电膜11时，就可以形成包括两个串行透镜单元的透镜组，相对于一个单元的四极透镜能够扩展聚焦维度。本领域技术人员应当知晓，在设置电四极透镜组时，束流从两端任一方向入射，电四极透镜组的聚焦能力都是一样的；本实施例中第一段导电膜11和第二段导电膜11之间的距离与第三段导电膜11和第四段导电膜11之间的距离相等。

参考图3所示的固定板2的结构能够知晓，固定板2上的固定孔21排列成正方形结构，电极棒1选用圆柱体结构，束流通孔22的直径小于固定孔21的直径，但对于本申请的其他实施例，也可以将束流通孔21的直径设置的与固定孔21的直径相同或更大。另外，束流通孔22的作用是提供让离子束穿过的空间，因此其形状不限于圆形甚至不限于规则图形，再具体使用时可以结合个性化的logo进行设置。

所述电极棒1选用绝缘性良好的固体材料，优选实施例中选择高纯氧化铝硬质陶瓷材料制作电极棒1；导电膜11一般为金属膜，可以直接贴在电极棒1表面，为了确保各导电膜的性能一致，优选通过镀膜工艺将导电材料镀覆在电极棒1的表面形成所述导电膜。